공통수학2함수AI킬러 문제 (22·30번 수준)

배달 거리의 합이 최소가 되는 창고 위치

문제

그림과 같이 직선 도로 위에 세 마을 A, B, C가 이 순서로 있고, A와 B 사이의 거리는 44 km, B와 C 사이의 거리는 66 km이다. 이 도로 위의 한 지점 P에 창고를 세우고, 하루에 창고에서 마을 A로 33번, 마을 B로 11번, 마을 C로 22번 배달을 한다. 배달은 매번 창고에서 출발하여 그 마을에 도착한 뒤 곧바로 창고로 돌아오는 것으로 한다. 하루 총 이동 거리의 최솟값을 mm km, 총 이동 거리가 최소가 되는 지점 P가 놓일 수 있는 도로 위 구간의 길이를 ll km라 할 때, m+lm + l의 값을 구하시오. [4점]

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52

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해설

실마리: 마을 A의 위치를 00으로 하는 수직선을 도로 위에 놓고 창고의 위치를 xx라 하면, 창고에서 각 마을까지의 거리는 절댓값으로 나타난다. 마을 A, B, C의 위치는 각각 00, 44, 1010이다. 창고에서 A, B, C까지의 거리는 각각 x| x |, x4| x - 4 |, x10| x - 10 |이고, 배달마다 왕복하므로 하루 총 이동 거리는 y=2(3x+x4+2x10)y = 2 ( 3 | x | + | x - 4 | + 2 | x - 10 | ) f(x)=3x+x4+2x10f ( x ) = 3 | x | + | x - 4 | + 2 | x - 10 |이라 하고 구간별로 절댓값을 푼다. x<0x < 0일 때 f(x)=3x(x4)2(x10)=6x+24f ( x ) = - 3 x - ( x - 4 ) - 2 ( x - 10 ) = - 6 x + 24 0x40 \leq x \leq 4일 때 f(x)=3x(x4)2(x10)=24f ( x ) = 3 x - ( x - 4 ) - 2 ( x - 10 ) = 24 4x104 \leq x \leq 10일 때 f(x)=3x+(x4)2(x10)=2x+16f ( x ) = 3 x + ( x - 4 ) - 2 ( x - 10 ) = 2 x + 16 x>10x > 10일 때 f(x)=3x+(x4)+2(x10)=6x24f ( x ) = 3 x + ( x - 4 ) + 2 ( x - 10 ) = 6 x - 24 x<0x < 0에서는 f(x)>24f ( x ) > 24, 4x104 \leq x \leq 10에서는 f(x)24f ( x ) \geq 24, x>10x > 10에서는 f(x)>36f ( x ) > 36이므로 f(x)f ( x )의 최솟값은 2424이고, 최소가 되는 것은 0x40 \leq x \leq 4, 즉 P가 A와 B 사이(양 끝 포함)에 있을 때이다. (다른 풀이) f(x)f ( x )의 그래프는 꺾은선이고 기울기는 x<0x < 0에서 6- 6, A를 지나면 6+6=0- 6 + 6 = 0, B를 지나면 0+2=20 + 2 = 2, C를 지나면 2+4=62 + 4 = 6이다. 기울기가 00인 구간 0x40 \leq x \leq 4에서 최소이고 f(0)=4+20=24f ( 0 ) = 4 + 20 = 24이다. 따라서 m=2×24=48m = 2 \times 24 = 48, l=4l = 4이므로 m+l=52m + l = 52

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